基于现场总线的全分布式数控系统架构及相关技术研究

上海交通大学博士学位论文基于现场总线的全分布式数控系统架构及相关技术研究姓名：陈宗雨申请学位级别：博士专业：材料加工工程指导教师：李从心20060901基于现场总线的全分布式数控系统架构及相关技术研究作者：陈宗雨学位授予单位：上海交通大学相似文献(10条)1.期刊论文张宁菊.ZHANGNing-ju高速切削机床的关键技术-机床与液压2005,(11)分析了高速切削的速度范围,研究了高速切削机床的结构特点、刀具系统和数控系统,指出高速切削可提高切削加工水平.2.期刊论文张恒.毛志江.ZHANGHeng.MAOZhi-jiangFANUC数控系统在高速切削中的应用-机械与电子2010,(6)对影响高速切削的因素进行了分析,以典型案例介绍了FANUC数控系统中高速加工功能,从而给出了数控系统在高速加工中的一般调整办法.3.期刊论文汪德才.李从心基于PC的离线插补高速加工数控系统-机床与液压2002,(2)实时插补是高速数控系统中实时性要求最高的环节,也是提高控制环节节拍和精度的瓶颈.自从CNC软件插补诞生之日起,大量文献都致力于研究提高插补精度的优化算法,但是由于可以利用的计算时间十分有限,即一个插补周期:一般为1～10ms,高速切削达到0.2ms,所以很难保证算法的稳定性和可靠性.本文提出了一种从根本上解决问题的方案:OLICNC高速数控系统通过离线插补,在线跟随的策略,达到提高控制系统的控制精度的目的.文章对OLICNC高速数控系统的工作原理、系统结构、系统与传统数控相比的特点和关键技术作了较为详尽的论述.OLICNC数控系统不仅应用于新型高速加工机床,而且也是改造现有机床经济而实用的选择.4.会议论文汪德才.李从心基于PC的离线插补高速加工数控系统2001实时插补是高速数控系统中实时性要求最高的环节,也是提高控制环节节拍和精度的瓶颈.自从CNC软件插补诞生之日起,大量文献都致力于研究提高插补精度的优化算法,但是由于可以利用的计算时间十分有限,即一个插补周期:一般为1-10ms,高速切削达到0.2ms,所以很难保证算法的稳定性和可靠性.本文提出了一种从根本上解决问题的方案:OLICNC高速数控系统通过离线插补,在线跟随的策略,达到提高控制系统的控制精度的目的.文章对OLICNC高速数控系统的工作原理、系统结构、系统与传统数控相比的特点和关键技术作了较为详尽的论述.OLICNC数控系统不仅应用于新型高速加工机床,而且也是改造现有机床经济而实用的选择.5.学位论文杜道山面向模具高速切削加工全软件数控系统若干共性基础问题研究2006模具制造工业在一定程度上代表了一个国家加工制造业的水平，模具加工现代化是国内外模具业发展的趋势，现代模具制造技术正朝向高速度、精密制造的方向发展。为了提高模具加工的效率和精度，避免热处理工艺造成模具变形，越来越多的模具都在热处理之后进行高精度高速切削加工。高速切削技术具有加工效率高、切削力小、加工精度高、工序集约化等一系列优点，将高速切削技术充分应用在模具加工中，是模具制造业一个重要的研究方向。高速切削加工数控系统是提升模具加工效率和质量的一个重要因素，在数控系统研究方面，北美有OMAC计划，欧洲有OSACA计划，日本有OSEC等国家级的研究计划在进行，与国外相比，目前我国在这方面的研究具有很大的差距。随着PC技术，软件开发技术的日渐成熟与稳定，基于PC平台的高速切削开放式数控系统的研究与开发受到了学术界与工业界的普遍关注。特别是近年来运行于PC上的实时操作系统的大量涌现，使得开发全软件型开放式数控系统成为可能，本文正是在该领域所作的一次有益的探索和尝试。高速切削数控系统要求优良的数据通讯模式、高速度的插补进给系统、高性能的柔性加减速处理、高效率的伺服控制器等。本文作者在分析国内外数控技术发展的现状和趋势的基础上，针对模具加工中有较高要求的几个共性基础问题进行了深入的研究：1．结合PC技术、软件工程技术以及构建现代高速切削数控系统需要遵循的共性原则，提出了合理的全软件开放式数控系统软、硬件体系结构；通过建立数控系统工作模式管理模块的有限状态机模型，引入模型驱动开发思想，指导数控系统开发，使得整个系统的开发从概念设计，详细设计到原型实现都可预见，降低了系统的开发风险和系统修改、更新与维护的效率及成本。2．NURBS(Non．uniformRationalB-spline、)插补与数控系统结合是高速切削数控系统发展的方向，是满足模具复杂型腔CAD／CAM／CNC高速高精度一体化制造的要求。本文在保证速度稳定、误差合理以及考虑机床的加速度能力的基础上，针对曲线的两种常见特征(小曲率半径过渡和尖角过渡)，通过设计合理的数据结构，实现了一种实时自适应NURBS插补算法，相比传统插补算法，提高了插补的速度和精度；进一步结合机床刀具的动态信息，提出了实时柔性加减速处理方法，避免了高速切削加工的刀具振动，满足模具复杂型腔高速高精度的要求，同时将柔性加减速的处理集成到NURBS插补算法中，使两者成为一个有机的整体，真正实现了NURBS曲线的实时自适应插补。3．充分利用PC在计算方面的强大功能，提出了基于RTLinux的全软件伺服控制器。采用两步可行性试验方案(第一步设计测试位置环、速度环，第二步设计测试电流环)，基于RTLinux的运行平台，对相应功能的软件模块在用户空间和内核空间进行分配，开发了一个包含三层软件结构(主控层、辅助层和公用层)的全软件伺服控制器，依次测试了位置环、速度环及电流环的伺服控制策略和性能，实现了满足高速高精度切削加工的高性能全软件伺服控制器。4．构建适合高速高精度切削加工的伺服控制系统。在以直线永磁同步电机(LinearPermanentMagnetSynchronousMotor，简称为LPMSM)为控制对象的全软件伺服控制器的试验平台上，按照规划的两步可行性研究试验方案，对开发的全软件伺服控制器进行了伺服控制性能和实时性能的测试，验证了所设计的全软件伺服控制器的良好控制性能。5．基于以上的工作，构建了基于RTLinux操作系统的全软件数控原型系统。为了检验原型系统的设计，需要对全软件数控系统的核心部分(NURBS插补算法和全软件伺服控制器)进行了整体测试。本文以直线永磁同步电动机十字运行试验平台为控制对象，实现了原型系统的核心模块测试试验。利用自适应NURBS插补算法产生位置参考，利用基于RTLinux的全软件伺服控制器实现对直线永磁同步电动机十字运行平台的二维位置控制。对原型系统的插补性能、位置伺服控制性能以及被控对象的电流特性进行了试验和分析，验证了所开发的原型系统核心模块的可行性和优良的控制性能。6.期刊论文王继群.郭勇.WangJiqun.GuoYong高速切削技术的发展应用与展望-北京工业职业技术学院学报2008,7(4)高速切削加工是先进制造技术的重要组成部分之一.综述了高速切削的概述、优点、发展应用,同时也阐述了高速切削的技术要求,分析了高速切削机床、高速切削刀具.最后展望了高速切削的研究方向.7.期刊论文倪小青.殷国富.陈果.陈道琪.NIXiao-qing.YINGuo-fu.CHENGuo.CHENDao-qi高速切削的关键技术与研究展望-机械2007,34(2)高速切削加工是先进制造技术的重要组成部分之一.综述了高速切削的优点、发展应用和关键技术,分析了其发展背景.着重分析了高速切削机床、高速切削刀具和安全装置与监控系统.展望了该领域今后的研究方向.8.期刊论文李立斌.谢丽丽高速切削技术与数控机床发展趋势-机械设计2003,20(7)具有广阔发展空间的高速切削技术在制造领域中逐渐得以认同.数控机床发展及其功能部件革新是使高速切削技术推广应用的关键.9.学位论文汪德才高速加工中自适应控制技术的研究2002该文在全面回顾数控系统关键技术发展状况,并在分析传统数控系统结构的特点及其存在不足的基础上,提出了PC-Based的离线插补集成自适应数控系统体系结构.针对高速加工的特点,首次提出了集成自适应数控系统总体方案,即在高速加工数控系统中,根据高速加工的类型,采用不同的自适应伺服控制策略,以满足高速加工数控系统不同加工类型的需要,提高其整体性能.该文对高速加工的集成自适应数控系统三项关键技术-载荷自适应控制技术、粗精合一加工自适应控制技术和高速精加工集成自适应控制进行了深入研究.研究了载荷自适应控制的关键技术和数控系统自适应控制技术的理论基础.分析了切削过程切削力直接测量和间接测量的原理,并分析了间接测量切削力的理论模型,仿真表明,采用测量转子电流的方式可以实现切削力的实时测量.设计了具有广义最小方差性能的极点配置载荷自适应控制器,通过极点配置达到需要的系统动态性能.10.期刊论文汪德才.李从心数控加工自适应控制研究与应用状况及关键技术-模具技术2001,(6)大量的文献表明数控系统自适应控制的研究相当活跃,但是自适应控制在数控系统中并没有得到很好的应用.本文在系统地考察了数控系统自适应控制的研究和应用状况后,提出了导致问题的内在原因.并探讨了新型数控系统--高速切削数控系统的自适应控制研究的关键技术.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：41f25c0d-9fce-48f1-9608-9e1f00d89caf下载时间：2010年10月30日